阻力訓練對自發(fā)性高血壓大鼠壓力感受性反射敏感性CT的影像學研究

王警建，楊 凱，田 楠

(1．西安市第九醫(yī)院影像科，陜西 西安 710054；2.延安市人民醫(yī)院CT診斷科，陜西 延安 716000)

高血壓是與全世界死亡和殘障相關的主要危險因素，每年影響數(shù)十億人，人體具有許多不同的血壓控制機制[1]。壓力感受器系統(tǒng)由位于頸動脈和主動脈的受體組成[2]。但是，當血壓降低時，壓力感受器會通過減少抑制信號向壓力調(diào)節(jié)中心的傳遞來增強交感神經(jīng)活動[3]。但是，當血壓持續(xù)升高時，受體發(fā)生適應性反應，從而使正常血壓閾值向上移動，使該調(diào)節(jié)系統(tǒng)無法有效應對異常壓力[4-5]。輕度或中度強度的有氧運動訓練可通過改善高血壓大鼠對心率的壓力反射控制以及控制與高血壓相關的危險因素，從而有效降低血壓[6-7]。高分辨率CT的改進定義使其成為一種在檢測肺部靜脈進行無創(chuàng)成像的有吸引力的技術，通過CT成像技術可觀察病態(tài)肺部組織病理學變化，直接反映訓練對高血壓患者或動物模型的改善作用[8]。因此，本研究的目的是評估阻力訓練對自發(fā)性高血壓大鼠(Spontaneously hypertensive rats，SHR)的影響以及壓力感受性反射敏感性的計算機斷層掃描(Computer tomography，CT)影像學研究。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

1.1.1 實驗大鼠：篩選雄性、8周齡SHR(n=20)和Wistar大鼠(n=20)。室溫保持在22～23 ℃間，采用明/暗周期12 h∶12 h，避光時間從早上8∶00開始。

1.1.2 實驗分組：將實驗大鼠分為對照組(健康Wistar大鼠作為實驗空白對照，n=10)，對照訓練組(該組大鼠進行阻力訓練，n=10)，模型組(SHR作為高血壓模型，n=10)，模型訓練組(SHR大鼠進行了阻力訓練，n=10)。

1.2 實驗方法

1.2.1 阻力訓練：適應后，在最大負荷試驗之前，連續(xù)5 d使所有動物習慣于爬上臺階的動作。該測試由體重的75%的初始負荷組成，該初始負荷附著在尾巴的底部。在隨后的攀爬中，負荷逐漸增加50 g。使用每只大鼠最后一次完整攀爬的負荷/體重進行阻力鍛煉訓練，并在第四周根據(jù)新的測試最大負荷。在8周內(nèi)以最大負荷的40%～60%進行阻力鍛煉，每周5 d。大鼠每節(jié)進行15次攀登，每次攀登間隔1 min。

1.2.2 體重肌肉質(zhì)量稱重:在實驗方案的最后一天，在麻醉動物安樂死之前，以半分析天平評估所有組的體重。用氨基甲酸乙酯(1.7 g/kg)對動物進行深度麻醉，用5%KCl予以輔助麻醉。去除比目魚肌和趾長伸肌來稱量腫塊，并通過脛骨長度校正其值。

1.2.3 蘇木精和曙紅(HE)染色：將肌肉切成10 μm切片，用100%乙醇固定，并用蒸餾水沖洗。在蘇木精溶液(Thermo Scientific，Waltham，公司)中孵育8 min后，用水和乙醇沖洗切片，在曙紅Y溶液中孵育1 min后，再用水和乙醇沖洗切片。將樣品用二甲苯清洗后，用固定介質(zhì)固定以進行顯微鏡分析。對于顯微成像，將樣品載玻片放在立式顯微鏡的載物臺上，并使用Axio Cam ICc1和AxioVision圖像處理系統(tǒng)用20倍物鏡(LD A-Plan 20×/ 0.3 Ph1，WD=4.2)捕獲圖像。

1.2.4 血液動力學測量：通過腹膜內(nèi)注射氯胺酮(90 mg/kg)和甲苯噻嗪(20 mg/kg)麻醉大鼠，將兩個填充有肝素化鹽水的聚乙烯填充的Tygon插管植入右頸動脈和頸靜脈，分別用于直接測量主動脈壓(AP)和藥物給藥。用抗生素和止痛劑治療空心大鼠，使其恢復1 d。將動脈套管連接至換能器(血壓XDCR，肯特科學公司)，使用配備了模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2 kHz，CODAS，DATAQ Instruments)的微型計算機在30 min的時間內(nèi)記錄AP。記錄收縮期動脈壓、舒張期動脈壓，和心率的變化。

1.2.5 CT及肺密度：用戊巴比妥(30 mg/kg，腹膜內(nèi))麻醉大鼠，整個胸腔每3.0 mm掃描1.5 mm切片，無靜脈內(nèi)造影劑。整個區(qū)域用數(shù)字轉(zhuǎn)換器手動繪制每個肺切片的輪廓，確定平均CT數(shù)(Nr)。圖像窗口(W)和水平(L)設置已標準化(W=2000，L=-450)，所有輪廓線的范圍為2000 Hounsfield單位。確定組織密度：物理密度(p)和電子密度(Ng)，對于80 kVp時的肺組織(有效原子序數(shù)，Z=7.50)，線性衰減系數(shù)(A)主要由康普頓散射確定。

1.2.6 壓力反射敏感性：①壓力反射敏感性:在AP基線測量后，連續(xù)推注(0.1 ml)遞增劑量的去氧腎上腺素給予(0.25～32 mg/kg)和硝普鈉(0.05～1.6 mg/kg)可引起平均動脈壓(MAP)增加或減少，范圍為5～40 mmHg。Baroreex敏感性表示為心動過緩反應和心動過速反應，單位均為bpm/mmHg。②交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)Tonus:在評估壓力感受性后，在基礎狀態(tài)和靜脈注射甲基阿托品(4 mg/kg，Sigma；0.2 ml)。靜脈注射阿替洛爾(4 mg/kg，Sigma；在甲基阿托品10 min后注射0.2 ml)，同時用阿替洛爾和甲基阿托品阻斷后評估反應。第2天將注射順序顛倒，用阿替洛爾和甲基阿托品阻滯后評估本征心率。交感神經(jīng)張力被確定為注射甲基阿托品后的最大心率與心率之間的差異，迷走神經(jīng)張力是通過注射阿替洛爾后的最低心率與心率之間的差異獲得的。

2 結(jié) 果

2.1 四組大鼠體重和最大負荷測量比較 模型組和模型訓練組較對照組和對照組訓練組體重降低(均P<0.05)，模型組較其他三組的最大負荷量降低(均P<0.05)，模型訓練組較對照組訓練組最大負荷量降低(P<0.05)，見表1。

表1 四組大鼠體重和最大負荷測量比較(g)

2.2 四組大鼠肌肉質(zhì)量測量比較 模型組較其他三組比目魚肌和趾長伸肌質(zhì)量降低(均P<0.05)，模型組和模型訓練組較對照組和趾長伸肌的質(zhì)量降低(均P<0.05)，模型訓練組較對照組比目魚肌質(zhì)量升高(P<0.05)，見表2。

表2 四組大鼠肌肉質(zhì)量測量比較(×10-2 g/mm)

2.3 四組大鼠血流動力學測量比較 模型組較其他三組收縮壓降低，模型訓練組與對照組和對照訓練組比較無統(tǒng)計學差異(均P>0.05)，模型組較模型訓練組舒張壓降低(均P<0.05)，模型組較其他三組心率降低(均P<0.05)，見表3。

表3 四組大鼠血流動力學測量比較

2.4 四組大鼠肺密度測量比較 模型組較其他三組的肺密度增加(均P<0.05)，模型訓練組較模型組肺密度降低(P<0.05)，見表4。

表4 四組大鼠肺密度測量比較(g/cm3)

2.5 四組大鼠心動過速/過緩的壓力敏感性比較 模型組較對照組心動過速壓力敏感性降低(P<0.05)，對照訓練組較模型組和模型訓練組的心動過緩壓力敏感性升高(均P<0.05)，模型訓練組較模型組心動過緩壓力敏感性升高(P<0.05),見表5。

表5 四組大鼠心動過速/過緩的壓力敏感性比較(bpm/mmHg)

2.6 四組大鼠自發(fā)壓力敏感性比較 模型組較其他三組的自發(fā)壓力敏感性降低(均P<0.05)，模型訓練組較對照訓練組自發(fā)壓力敏感性降低(P<0.05)，與對照組比較無統(tǒng)計學差異(P>0.05),見表6。

表6 四組大鼠自發(fā)壓力敏感性比較(ms/mmHg)

3 討 論

研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，高血壓動物的體重降低，抗阻力運動訓練沒有明顯變化；模型組的比目魚肌質(zhì)量也降低，可推斷出在模型訓練組大鼠中觀察到的較低體重是由于脂肪組織可能減少所致，因為抗阻力訓練促進了與脂質(zhì)分解代謝有關基因的表達增加。有氧運動和阻力訓練對高血壓有降壓作用，在運動過程中達到較高的動脈峰值，可能是壓力感受器的刺激因素[9]。由于肌肉交感神經(jīng)活動的減少，可能導致外周血管阻力和動脈壓降低[10]。有氧運動導致高血壓受試者血壓降低的機制歸因于心輸出量的降低和(或)周圍血管阻力[11]。在最大負荷試驗中，模型組的最大負荷量低于其他組。然而，兩組的阻力訓練在運動訓練后都促進了肌肉力量的增加[12]。骨骼肌的功能改變與一氧化氮的生物利用度下降有關，而一氧化氮的生物利用度下降是由于活性氧，內(nèi)皮素受體A型增加，并且由于血管緊張素Ⅱ的增加而增加了蛋白質(zhì)分解代謝的活化[13]。這種變化可解釋在模型組中觀察到的最大負荷量下降[14]。

抵抗運動訓練能夠促進肌肉質(zhì)量的增加，特別是在比目魚肌中。然而，趾長伸肌并沒有發(fā)生其他研究中觀察到的顯著變化。因為攀爬訓練在趾長伸肌肌肉中幾乎沒有作用，而在比目魚上卻有更大的作用，這是因為在樓梯上時，大鼠需要更大的力量進行足底屈曲。

關于血液動力學參數(shù)，發(fā)現(xiàn)SHR動物自發(fā)性高血壓，從實驗方案的第4周到生命的第13周，收縮壓均顯著增加。在訓練的第3周和第4周在對照訓練組中觀察到的收縮壓的變化可能與負荷的壓力有關，該負荷在訓練方案的一半時間內(nèi)增加，是由于動物在10～20周之間開始進行生殖，且在12周睪丸激素會提高血管緊張素Ⅱ的敏感性[15-16]。采用CT對大鼠肺進行影像學觀察，通過使用血管內(nèi)造影劑和對呼吸頻率進行門控圖像采集[17-18]。研究數(shù)據(jù)表明，模型組大鼠右肺電子密度增加，表明SHR大鼠肺有損傷。阻力訓練的確減輕了SHR大鼠肺組織病理反應的嚴重性[19-20]。正如本研究中所觀察到的，模型訓練組肺密度較模型組降低。在實驗方案的最后，抵抗運動訓練并未促進直接測量的平均動脈壓的改變。

綜上所述，阻力運動訓練可降低高血壓大鼠的高血壓，改善心肺功能并提高頸動脈壓力感受器的敏感性。